Amb el ràpid desenvolupament de la indústria de l'automòbil, la producció i la propietat anuals d'automòbils continuen augmentant, donant lloc a que la crisi energètica global i els problemes de contaminació ambiental continuïn intensificant-se. La reducció de les emissions de carboni de tot el cicle de vida dels automòbils s'ha convertit en un problema clau que la indústria automobilística global ha de resoldre.
L'Associació Mundial de l'Alumini assenyala que cada reducció del 10% de la massa del vehicle pot reduir el consum de combustible entre un 6% i un 8%. Al mateix temps, a la indústria de l'automòbil, la lleugeresa dels vehicles pot ajudar els vehicles de motor tradicionals a reduir el consum de combustible o els vehicles elèctrics a augmentar el quilometratge. Aquest també és un dels mitjans importants per promoure l'estalvi energètic dels vehicles i la reducció d'emissions. Entre diversos nous materials lleugers i d'alta resistència utilitzats en el disseny estructural lleuger, els materials compostos de fibra de carboni tenen avantatges evidents d'alta resistència específica i rigidesa específica. Al mateix temps, tenen una bona resistència a la calor, resistència a la corrosió àcida i àlcali i baixa resistència a la corrosió. El coeficient d'expansió tèrmica, una bona absorció d'energia específica i altres avantatges el converteixen en la primera opció per al disseny lleuger de peces exteriors i interiors d'automòbils.
El capó del cotxe és una part important de la carrosseria del cotxe i té funcions com ara protegir el motor i aïllar el soroll. Els materials compostos de fibra de carboni s'utilitzen en el disseny de capotes d'automòbils, que poden reduir el pes de les capotes d'automòbils i reduir eficaçment la massa de la carrosseria. Amb el ràpid desenvolupament de la tecnologia de fabricació de compostos de fibra de carboni, tecnologia de procés i tecnologia de simulació numèrica a casa i a l'estranger, l'optimització del disseny estructural i del procés de les campanes compostes de fibra de carboni d'automòbils ha atret un gran nombre d'investigadors per dedicar-s'hi.
The laminate structure design of the automotive carbon fiber composite hood and the single-layer engineering constants have a significant impact on the overall stiffness of the hood. Duan Chengjin et al. designed a hybrid sandwich structure of carbon fiber and glass fiber laminates (3K carbon fiber plain woven cloth as the surface layer, glass fiber cloth as the internal laminate) for automobile hood components. The quality of the automobile hood components is only It is 2.75kg, which is 4kg lighter than the original metal car hood. The research results show that the interlayer hybrid sandwich structure laminate design achieves controllable cost and the structural strength meets the needs of carbon fiber composite hood laminate structure design. Li Hao used ABAQUS software to conduct computer-aided engineering (CAE) design of the carbon fiber composite hood. Through static model analysis, he found that the four engineering constants (E1, E2, v12, G12) of the carbon fiber composite material single level are closely related to the carbon fiber composite engine. There is a certain correlation between cover stiffness, and the order of its influence is: G12>E2>E1>v12.
L'últim objectiu d'investigació és utilitzar un mètode de disseny d'optimització conjunta en diverses etapes de disseny conceptual, proves de rendiment dels materials i disseny de processos per aconseguir finalment un disseny lleuger de campanes compostes de fibra de carboni alhora que compleixen diverses propietats mecàniques i requisits del procés de fabricació.
